(57)【要約】  本発明は、第１のハウジング本体であって、そこからある距離で、それらの間で基準真空空間が形成されるようにエッジ領域においてシールを形成するように配置された膜を有する第１のハウジング本体を有する容量式真空測定セルに関し、第１のハウジング本体および膜の対向表面は、少なくとも１つの電極を含む。第２のハウジング本体が、エッジ領域において膜に対してシールを形成するように設けられ、膜とともに、プロセス空間へ接続するための接続手段が設けられている測定真空空間を形成している。ハウジング表面および／または膜表面上の電極は、少なくとも２つの相互に電気的に絶縁されたハウジング電極または／および膜電極を含み、これらは少なくとも１つの対向電極とともに、少なくとも２つの測定容量を形成するように配置され、それにより、膜のたわみを複数の位置で容量的に検出することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のハウジング本体（１）であって、そこからある距離で、それらの間で基準真空空間（９）が形成されるようにエッジ領域（３）においてシールを形成するように配置された膜（２）を有する第１のハウジング本体（１）を有する容量式真空測定セルであって、前記第１のハウジング本体（１）および前記膜（２）の対向表面（７、８）は、少なくとも１つの電極（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ、Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）を含み、第２のハウジング本体（４）は、前記エッジ領域において前記膜（２）に対してシールを形成するように設けられ、および前記膜とともに、プロセス空間へ接続するための接続手段（５）が設けられている測定真空空間（１０）を形成しており、前記ハウジング表面（７）および／または前記膜表面（８）上の電極（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ；Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は、少なくとも２つの相互に電気的に絶縁されたハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）または／および膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）を含み、これらは、それらが少なくとも１つの対向電極（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ；Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）とともに、少なくとも２つの測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）を形成し、それにより、膜のたわみを複数の位置で容量的に検出することができるように配置されていることを特徴としており、前記ハウジング電極（Ｇ）または前記ハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）および前記膜電極（Ｍ）または前記膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は、信号処理ユニットに動作可能に接続することができる、容量式真空測定セル。
【請求項２】
前記電極（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ；Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は、少なくとも３つ以上の電気的に絶縁されたハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）および／または相互に電気的に絶縁された膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）を含み、少なくとも３つ以上の測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の測定セル。
【請求項３】
前記ハウジング表面（７）および／または前記膜表面（８）の中央に形成された第１の電極（Ｇ１、Ｍ１）は、そこへ対称的に配置された少なくとも４つの追加の電極（Ｇ２、Ｇ３、．．．Ｇｎ；Ｍ２、Ｍ３、．．．Ｍｎ）によって囲まれていることを特徴とする、請求項１または２に記載の測定セル。
【請求項４】
少なくとも４つの膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）および／または４つのハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）が、少なくとも４つの異なる円形セクションで、対称的に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項５】
前記ハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）または／および膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）の表面（ＡＧ、ＡＭ）は、それぞれの場合において、５０００ｍｍ２未満、特に２００ｍｍ２未満であるが、この場合において少なくとも０．１ｍｍ２であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項６】
前記膜（２）は１つのみの膜電極（Ｍ）を含むか、または前記膜（２）は膜電極であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項７】
前記測定容量（Ｃ１．．．Ｃｎ）は、それぞれＣｎ≦１００ｐＦ、好ましくはＣｎ≦５０．．．６０ｐＦ、好ましくはＣｎ≦３０ｐＦの容量を有していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項８】
前記ハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）は前記信号処理ユニット（１６）に、および前記膜電極（Ｍ）または前記膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は電源（１４）に接続されており、または反対に、前記膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は前記信号処理ユニット（１６）に、および前記ハウジング電極（Ｇ）または前記ハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）は電源（１４）に接続されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項９】
前記測定セルは、それぞれの測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）に関連付けられた、前記信号処理ユニットに動作可能に接続することができるコンバータを含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項１０】
前記測定セルが、演算ユニット（１３）、少なくとも１つのメモリ（１５）および出力ユニットを含む一体型信号処理ユニット（１３）に動作可能に接続されていることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の測定セル。
【請求項１１】
実測値を基準値とを比較するための基準値が前記メモリ（１５）内に格納されていることを特徴とする、請求項１０に記載の測定セル。
【請求項１２】
第１のハウジング本体（１）であって、そこからある距離で、それらの間で基準真空空間（９）が形成されるようにエッジ領域（３）においてシールを形成するように配置された膜（２）を有する第１のハウジング本体（１）を有する真空測定セルを用いて容量式圧力測定をするための方法であって、前記第１のハウジング本体（１）および前記膜（３）の対向表面は、電極（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ、Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）として形成される導電性層で被覆されており、第２のハウジング本体（４）は、前記膜とともに、プロセス空間への接続のための接続手段（５）を有する測定真空空間（１０）を形成するために、前記エッジ領域において前記膜（２）に対してシールを形成するように設けられており、容量測定が少なくとも二つ、しかし特に少なくとも三つの測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）で実行され、これらはそれぞれ、個々の前記測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）の測定結果が各測定された圧力ｐｍに対して個別に読み出すことができるような方法で、前記ハウジング電極（Ｇ）またはハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）と膜電極（Ｍ）または膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）との間で形成されることを特徴とする、方法。
【請求項１３】
容量測定は、少なくとも３つのハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）と膜電極（Ｍ）との間で実行されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
測定値は、少なくとも１つのメモリを有する演算ユニット（１５）に転送され、アルゴリズムによって前記メモリに格納された基準値と比較されて、そこから出力値を計算し、提供することを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の容量式真空測定セルに、および請求項１３の前文に記載の容量式圧力測定のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサーの容量式読み出しは、経路長または距離を測定するために使用される共通の方法である。ラリー・Ｋ・バクスターによる「Capacitive Sensors: Design and Applications」（Wiley-IEEE Press August 1996, ISBN 978-0-7803-5351-0）は、原理および読み出し方法を網羅的に説明している。既知の構成の特徴は、測定すべき容量が固定された標準容量と比較されることである。これはそのような測定のための基準要素であり、それは固定されたコンデンサとして設計するか、センサーの中に組み込むことができる。
【０００３】
圧力測定のための容量式測定または測定セルの適用は、例えば米国特許第３２３２１１４号明細書および米国特許第４８２３６０３号明細書から周知である。低圧の測定に対して特に最適化された真空測定セルは、セラミックＣＤＧ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｄｉａｐｈｒａｇｍ  Ｇａｕｇｅｓ）の基本構造を説明している欧州特許第１０７０２３９号明細書から周知である。
【０００４】
約０．１ｍｂａｒから１０−６ｍｂａｒの低圧が測定される場合、従来の膜製造方法は材料中の結果として生じる応力のために、これには不適切である。他方、欧州特許第１０７０２３９号明細書において説明された真空測定セルは、そこで説明されている構造および製造方法の結果として明らかな改善をもたらすが、この製造方法ではまた、膜を完全に均一に全ての側面で固定することが不可能である。膜は圧力の影響下で理想的に完全に、且つ回転対称に変形すべきであるので、膜の最高に可能な均一な固定および固有の電圧条件の完全なスイッチオフは、測定方法および測定セルにとって最も正確な測定の前提条件である。
【０００５】
従って、特に、いわゆるゼロ点の近傍、すなわち膜に圧力が作用していない膜の状態において、膜は、ここでは弛緩状態に近づくので、理想的なたわみ方程式からの膜のずれは最大であることが知られている。従って、測定結果は間違いを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３２３２１１４号明細書
【特許文献２】米国特許第４８２３６０３号明細書
【特許文献３】欧州特許第１０７０２３９号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ラリー・Ｋ・バクスター「Capacitive Sensors: Design and Applications」（Wiley-IEEE Press August 1996, ISBN 978-0-7803-5351-0）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術の欠点を回避し、より正確で信頼できる測定が可能な測定セルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
より正確で、および／または信頼性のある低圧の測定を可能にする真空測定セルが請求項１に開示されており、第１のハウジング本体であって、そこから間隔を空けられ、およびエッジ領域において密封方式で配置された膜を有する第１のハウジング本体を含み、それによって、介在された基準真空空間が形成されている。
【００１０】
本発明は、セラミックの膜および／またはハウジングを有する真空測定セル並びに金属の膜および／またはハウジングを有する真空測定セルの両方に、または例えばセラミックハウジングおよび金属膜、または反対に金属ハウジングおよびセラミック膜を有するセルに適している。
【００１１】
エッジ領域は、ここでは一般に、膜の周囲領域として理解され、例えば、通常は円形の膜の外側端部から０ｍｍと約２から７ｍｍとの間にあるが、少なくとも追加的にシーリング表面を含んでいる。小さな距離、例えば２から５０μｍで位置している膜および第１のハウジング本体の対向表面は、それぞれは少なくとも１つの導電層を含む。本発明によれば、これはまた、特に、膜が、しかし代わりにまた第１のハウジング本体が、または全体としてまたは部分的なハウジングが、例えばインサートによってまたは全体として、導電性であることを意味する。特に適切な導電層の材料の例は金であり、その高い導電性および耐薬品性のために特に適している。より高い耐薬品性を有する代替物として、例えば白金を使用することができる。導電性材料から作られた膜自体またはハウジング本体が選択される場合、これは例えばステンレス鋼であってもよく、必要に応じて、例えば上述したように、より導電性の材料で追加的に被覆されてもよい。しかし、アルミニウムまたは透明導電性酸化物（ＴＣＯまたは「Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ」）の使用も考えられる。
【００１２】
第２のハウジング本体は、エッジ領域において膜の反対側に密封状態で設けられ、接続手段がプロセス空間への接続のために開いている測定真空空間をそれとともに形成している。これは、例えば、プロセスガスを形成する、例えば不活性、反応性ガスまたはそれらの混合物などの、測定すべき媒体を有する真空チャンバとすることができる。第１のハウジング本体および第２のハウジング本体は、この場合、測定セルの環境に対してエッジ領域において中間膜に密封状態で接続され、可能な限り、例えば既知の製造プロセスの観点において、対称的に接続される。ハウジング表面上および／または膜表面上の導電層は、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つのハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）、または膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）を含み、これらは、少なくとも１つの対向電極（Ｇ、Ｇ１、．．．Ｇｎ；Ｍ、Ｍ１、．．．Ｍｎ）とともに少なくとも２つの測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）を形成するように配置され、その結果複数の位置での膜のたわみを別個に容量的に検出することができ、電極は信号処理ユニットに動作可能に接続可能である。測定容量は別個に測定可能であり、すなわち、測定および評価は、例えば非常に急速な圧力変動を検出するために、信号処理ユニットによって同時に、すなわち並行して、あるいは連続的に、特に周期的に連続的に実施することができる。測定シーケンスは、この場合、例えば、要求される時間的信号分解能に従って信号処理ユニットのクロック信号によって制御することができる。
【００１３】
電極は平面状に形成され、必要に応じて異なる幾何形状、例えば、円形、長方形、環状または扇形の形状に形成することができる。特に良好に膜の変形に従い、測定値のより大きな特有の特徴を達成するために、導電層は、少なくとも３つ、４つまたはそれ以上の電気的に絶縁されたハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）および／または電気的に絶縁された膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）を含むことができ、少なくとも３つ、４つまたはそれ以上の特に別個に測定可能な測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）が形成される。この場合、ハウジング表面および／または膜表面の中央に形成された第１の電極（Ｇ１、Ｍ１）は、例えば対称的に配置されている少なくとも３つ以上の追加の電極（Ｇ２、Ｇ３、．．．、Ｇｎ；Ｍ２、Ｍ３、．．．Ｍｎ）によって囲まれることができる。あるいは、他の電極は非対称に、または任意に配置することもでき、この場合、より大きな計算量で補償を達成することができる。
【００１４】
追加の電極（Ｇ２、Ｇ３、．．．Ｇｎ；Ｍ２、Ｍ３、．．．Ｍｎ）の一部は、第１の電極（Ｇ１、Ｍ１）の少なくとも１つの円周上に配置することができる。この場合、少なくとも４つの膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）および／または少なくとも４つのハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）は、膜円の少なくとも４つの異なる円弧において、例えば少なくとも１つの円形リングの少なくとも４つの異なる円形リング片において対称的に配置され得る。
【００１５】
個々の測定容量の対向表面の少なくとも１つは、それぞれの圧力に関連したベクトルを形成することができる測定により、この場合は、従来の測定セルから知られている寸法に対して小さい。この場合、ハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）または／および膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）の表面（ＡＧ、ＡＭ）は、各々の場合において、５０００ｍｍ２未満、特に２００ｍｍ２未満である。しかしながら、製造上の理由または個々の測定の再現性のためには、面積は、この場合には少なくとも０．１ｍｍ２とすべきである。
【００１６】
一実施形態において、電気層Ｍは、いかなる供給ラインがここでは重要ではないので、この場合、電気層Ｍのものと同等であることができる１つのみの膜電極を含む。一方、膜が金属膜である場合には、膜が全体として、膜電極Ｍを形成することができる。そのような構成の結果として、小さな距離で膜に対向する第１のハウジング本体の表面だけが、複数の電極を有しており、これは真空測定に対して非常に薄い膜上に追加の電極を設けることよりも、製造の観点から実現しやすく、これは膜のたわみ挙動をさらに任意的に変えることができる。そのような場合、複数のハウジング電極は、反対側のより大きな膜電極、すなわち、その表面への垂直投影において少なくともハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．、Ｇｎ）の表面を含む膜電極と容量的に関連している。測定容量（Ｃ１．．．Ｃｎ）は、いずれの場合にも、または両側に複数の電極を備えた配置の場合であっても、例えばＣｎ≦１ｎＦ、特にＣｎ≦５０．．．６０ｐＦ、特にＣｎ≦３０ｐＦの非常に小さい容量である。加えて、測定セルは、例えば、固定コンデンサとして設計されるか、またはセンサーに統合された固定標準容量ＣＳを含んでいてもよい。
【００１７】
ハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）は信号処理ユニット１６に、および膜電極Ｍまたは膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は電源に接続することができ、または反対に、膜電極（Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）は信号処理ユニットに、およびこの場合、導電層Ｇと同等とすることのできる単一のハウジング電極Ｇまたはハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）は電源に接続され得る。測定セルは、この場合、それぞれの測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）に関連するコンバータを含むことができ、特にＣＤＣ（ＣＤＣは「ｃａｐａｃｉｔｉｖｉｔｙ  ｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」を表す）を含むことができ、これは信号処理ユニットに動作可能なように接続され得る。あるいは、コンバータは、信号処理ユニットの一部とすることもできる。
【００１８】
できる限り小型の真空セルを設計し、その設置をさらなる測定なしで使える状態にすることが可能となるように、信号処理ユニットは、少なくとも１つのメモリを有する演算ユニットと、計算された圧力値を出力するための出力ユニットとを含む測定セルに統合することができる。この場合、コンバータ、および必要であれば、例えば、周囲温度および周囲圧力、および／または標準容量ＣＳなどの外部パラメータを入力するための入力ユニットを信号処理ユニットに設置することができる。基準値は、それとともに実測値を比較するために、信号処理ユニットのメモリに格納することができる。さらに、アルゴリズム、特に基準値を実測値と比較するための最適なアルゴリズムをメモリに格納することもできる。このアルゴリズムは、例えばシステム制御の外部コントローラを介して外部から既知の方法で供給することもできるし、計算機のマイクロプロセッサにおいて永続的に配線された方法で提供することもできる。
【００１９】
本発明は、容量式圧力測定のための方法においても実現される。この方法に対して、第１ハウジング本体であって、そこから間隔をおいてエッジ領域において密封状態で配置された膜を有する第１ハウジング本体を有する真空測定セルが類似的に使用され、膜と第１ハウジング本体との間で、基準真空空間が形成され、第１のハウジング本体および膜の接近して離間した対向表面は、導電層で被覆されているか、または完全にまたは部分的に導電性でさえある。加えて、真空測定セルは、第２のハウジング本体であって、接続手段が測定すべき媒体への接続のために開いている測定真空空間をそれとともに形成するために、膜の反対側の空間領域に同様に密封状態で設けられた第２のハウジング本体を含む。介在膜を有する第１および第２のハウジング本体は、このようにして、一方では基準および測定真空空間が互いに分離され、他方では外部へのシールが提供されるように、密封状態で連結される。これは、既知の方法で弾性シールによって、および／または特に高真空測定に対してはガラスはんだによってなされることができる。この方法のために、容量測定は、少なくとも２つ、より好ましくは少なくとも３つ、特に４つ以上の、それぞれハウジング電極またはハウジング電極（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）と膜電極または膜電極（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、．．．Ｍｎ）との間で形成される測定容量（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）で、同時に並行して、または代わりに時間的に連続して実行される。このようにして、基準ベクトル（ＣＲ１、ＣＲ２、．．．ＣＲｎ）は、例えば測定セルの較正の範囲内で、実際の後の測定値との比較のために、各圧力に対して生成することができるので、それぞれの膜のクランプ対称性における固有のバイアスおよび／または製造公差を補償することが個々に可能である。これは、複数のハウジング電極（Ｇ１、Ｇ２、．．．Ｇｎ）と、個々のハウジング電極の表面を含む大きな膜電極（Ｍ）との間で測定が実行される測定容量で特に容易に実現することができる。容量測定値の変換は、コンバータによって行われ、ＣＤＣコンバータは、この場合においてコンバータの出力値が既にデジタル化された形で存在するので、特に適している。評価のために、測定値は、例えば、出力ユニットを介して渡すことができる出力値を計算するために、例えば測定セルに接続されたか、または測定セルに統合された信号処理ユニットにおいて、ユニットの演算ユニットに転送され、アルゴリズムによって、メモリに記憶された基準値と比較される。比較のために、最良適合のアルゴリズムを使用することができる。
【００２０】
以下では、図面および個々の実施形態を参照して本発明を説明する。この場合、全ての特徴は、個々の実施形態または個々の図面の説明に関連して言及されているに過ぎないが、当業者の一般知識から、そのような特徴の組み合わせの矛盾または非適合性が直ちに結果として生じない限り、本発明の他の特徴または実施形態と基本的に組み合わせることができることに留意すべきである。これはまた、明細書の一般的な部分において言及した全ての特徴および実施形態にも当てはまり、それに従ってそのような特徴の組み合わせが開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術の測定セルを示す。
【図２】真空測定セルの動作を示している。
【図３】本発明による真空測定セルの実施形態を示している。
【図４】個々の測定値から形成されたベクトル場の数値表現を示している。
【図５ａ】本発明による電極配置を示している。
【図５ｂ】本発明による電極配置を示している。
【図６】本発明による真空測定セルの回路図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示す従来技術の測定セルは、断面図で示されており、少なくとも隣接する表面８、９に関して、実質的に回転対称な構造を有している。この場合において、第１のハウジングは、絶縁材料、例えば酸化アルミニウムのセラミック板で作られており、これは、セラミック膜から小さな距離で、エッジ領域において前記膜に密閉方式で接続され、それにより基準真空空間９を形成する。２つの表面間の距離は、通常、膜縁部３とハウジングの縁部との間に位置しているシーリング材料１１上に取り付けるときに設定される。このようにして、大きく平坦なハウジング板１を使用することができる。同様に、測定真空チャンバ１０は、膜の反対側で第２ハウジング４内に形成され、これはハウジング４における開口を通した接続ピース５を介してプロセス空間に接続可能である。膜２の両側のシール３は、例えばガラスはんだから形成されてもよく、これは取り扱いが容易であり、例えばスクリーン印刷に適用することができる。３８ｍｍの外径および３０ｍｍの自由膜内径を有する典型的な測定セルにおいて、容量的に有効な表面間の距離ｄ０は、約２μｍから５０μｍであり、好ましくは１２μｍから３５μｍである。ここで、例えば、第１のハウジング１は例えば約５ｍｍの厚さであり、第２のハウジング４は例えば約３から６ｍｍ、好ましくは５ｍｍの厚さである。この場合、第２のハウジング４は、図１に示すように、測定真空チャンバ１０を増大させるために、内側領域において約０．５ｍｍの深さを有する凹部を設けてもよい。この場合において、ハウジング１および膜２の両者は絶縁性セラミックで作られており、ハウジング１は、ハウジング電極Ｇを形成する導電層で被覆されており、膜はそれに応じて基準真空側に導電層を有しており、膜電極Ｍを形成している。２つの層は互いに電気的に接続されていない。それらは、例えば、塗布、印刷または噴霧することができ、または薄層の正確な製造に特に適した真空法、例えば、気相蒸着またはスパッタリングによって適用することができる。さらに、対応する測定手段またはＣＤＧコンバータなどのような測定値コンバータに接続するための真空気密性の導電性ブッシング６が各電極に対して設けられている。加えて、空間９において長期間安定した基準真空を維持するために、ゲッター（ここでは図示せず）を設けることができる。有利な実施形態および電極層の可能な薄化またはゲッターの設計に関して、本願明細書の一体部分としてここに宣言されている欧州特許第１０７０２３９号明細書の段落［００２８］まで、および段落［００３０］を含む参照がなされる。
【００２３】
例えば腐食特性に関してそれほど重要ではない媒体上での圧力測定に対して、周知のように、金属膜を使用することも可能であり、これはその導電特性に起因して、全体として膜電極を形成することができる。セラミック材料の代わりに金属がまた第１のハウジング本体１に対して使用される場合、ハウジング電極Ｇおよび導電性ブッシング６はハウジング１に対して絶縁方式で形成されなければならない。
【００２４】
そのような真空測定セルの動作の基本モードが図２に示されており、これはレスト位置における膜２および加圧された膜２’を示している。厚さｔを有する膜２，２’は、それにより、圧力に応じた量ｗ（ｐ）および膜２、２’のクランピング半径２＊Ｒにより、深さｄ０で基準真空空間９内に偏向させられる。従って、真空が接続手段５を介して印加されると、たわみが反対方向に起こる。
【００２５】
図１および図２に示す真空測定セルと同様に、本発明による真空測定セルが図３に示されており、これは、電極の幾何形状および配線を除いて、従来技術の実施例に従って、材料および幾何形状の選択に関して設計することができる。図１に示す測定セルとは対照的に、本発明による実施形態において、３つのハウジング電極がここでは設けられており、これらは単一の膜電極に対向して配置されている。結果として、特性容量値（Ｃｊ１、Ｃｊ２、Ｃｊ３）は、この測定セルに対するそれぞれの特定圧力値ｐｊへ割り当てることができる。
【００２６】
本発明によると、ハウジング１または膜２の対向表面７、８の各々において、しかし特に上述した理由により、図５Ａおよび図５に示すような多電極構成をハウジング表面７上に形成することができる。図示されているように、対応する電極は、例えば中央ハウジング電極Ｇ１の周りで対称的に配置されている。結果として、例えば、測定される圧力値ｐｊの数ｍに対して、電極の数ｎに対応するｎ個の容量測定値を含むベクトルを作成することができ、それぞれ得られたベクトルの和ｍは、図４に示すように、ベクトル場として表すことができる。測定分解能の所望の精度に応じて、それぞれのｎ次元ベクトルによって定義される任意の数の基準測定点を比較の目的で記録して保存することができる。これは、例えば、関連性の低い圧力範囲よりも細かい圧力ステップΔｐが目標の圧力範囲内で測定され、基準ベクトルとして記憶されるような方法で、非対称的に行うこともできる。
【００２７】
図６は、本発明による圧力センサー１２の回路図を示しており、これは、この場合において１つの膜電極および６つのハウジング電極から構成されており、またはその逆、すなわち１つのハウジング電極および６つの膜電極から構成され、これは信号処理ユニット１３に接続されている。このようにしてセンサー関連データが常に右のセンサーに接続され、誤って配置されたケーブルにより引き起こされる混乱が除去されるので、信号処理ユニット１３は外部に、例えば真空システムコントローラに設けられてもよいにも関わらず、現在の革新的な小型化に起因して、たとえ小規模な設計の真空測定セルであっても、測定セルにおいて信号処理ユニットを統合することが容易に可能であり、有利である。信号処理ユニットは、センサー用の信号発生器としての電源１４、およびここではユニット用の電圧源をも含み、これはバッテリ駆動することができ、および／または主要部に接続することができる。中央の構成要素は、保存された基準値を有するメモリ１７を含むか、またはこのメモリへのアクセスを有する演算ユニット１５である。さらに、アルゴリズムは、そこに、または別のメモリ位置に格納されるか、あるいは半導体の構造によってハードワイヤードまたは予め決定され、その助力によって、演算ユニット１５は、変換器１６を介して演算ユニットに送られたか、または既にデジタル化された容量値またはベクトルを、メモリ１７に記憶された基準ベクトルと比較する。これは、例えば、最適な方法で行うことができる。加えて、この場合に例として別個の入力を介してのみ供給される周囲温度Ｔａｍｂまたは周囲圧力Ｐａｍｂの値、および標準容量ＣＳ（ここには示されていない）の測定値は、測定値の精度を修正し、およびさらに改善させることが要求されるように使用することができる。
【００２８】
上述のように設計された構造および上述のような測定セルを動作させる方法では、測定圧力は、異なる圧力に対して個々に測定された容量の基準値、例えば基準値ベクトル（ＣＲ１１、ＣＲ１２、．．．ＣＲ１ｎ）、（ＣＲ２１、ＣＲ２２、．．．ＣＲ２ｎ）、．．．（ＣＲｍ１、ＣＲｍ２、．．．ＣＲｍｎ）を、例えば容量ベクトルとして測定圧力で測定された容量測定値（Ｃ１、Ｃ２、．．．Ｃｎ）で比較することによって決定することができ、その結果として、異なる測定セルの幾何形状において、特に膜の幾何形状およびプレテンションに関して、個々の差異を、製造公差に起因して、個々の差を個別に考慮し補償することが管理される。結果として、より正確で信頼性のある測定が可能であるばかりでなく、測定すべき圧力の非常に細かい分解能Δｐもまた、所望の測定範囲、例えば特にプロセスに関連する測定範囲に対して、より多くの基準値を置くことにより達成することができる。このようにして、本発明は、非常に異なる圧力に対して真空測定セルを最適に設計する可能性を提供する。
【符号の説明】
【００２９】
１  第１のハウジング本体
２、２’  膜
３  膜縁部
４  第２のハウジング本体
５  接続手段
６  導電性ブッシング
７  ハウジング表面
８  膜表面
９  基準真空空間
１０  測定真空空間
１２  圧力センサー
１３  信号処理ユニット
１４  電源
１５  演算ユニット
１６  コンバータ
１７  メモリ
【図１】
2019510239.tif 000003
【図２】
2019510239.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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